Физическая энциклопедия

ЭЛЕКТРОННОДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД


(р — n-переход), область полупроводника, в к-рой имеет место пространств. изменение типа проводимости от электронной n к дырочной p. Т. к. в р-области Э.-д. п. концентрация дырок гораздо выше, чем в n-области, дырки из р-области стремятся диффундировать в re-область, а эл-ны — в р-область. После ухода дырок из р-области в ней остаются отрицательно заряженные акцепторные атомы, а после ухода эл-нов в n-области — положительно заряженные донорные атомы.
Рис. 1. Схема р — n-перехода: чёрные точки — эл-ны, светлые кружки — дырки.
Т. к. акцепторные и донорные атомы неподвижны, то в области Э.-д. п. образуется двойной слой пространств. заряда — отрицат. заряды в р-области и положит. заряды в n-области (рис. 1). Возникающее при этом контактное электрич. поле противодействует дальнейшей диффузии осн. носителей тока. В условиях теплового равновесия при отсутствии внеш. электрич. напряжения полный ток через Э.-д. п. равен нулю, т. к. в Э.-д. п. существует динамич. равновесие, при к-ром небольшой ток, создаваемый неосновными носителями (эл-нами в р-области и дырками в n-области), течёт к границе Э.-д. п. и проходит через него под действием контактного поля, а равный по величине ток, создаваемый осн. носителями (эл-нами в n-области и дырками в р-области), благодаря диффузии протекает через Э.-д. п. в обратном направлении. При этом осн. носителям приходится преодолевать контактное поле (потенциальный барьер).Разность потенциалов, возникающая между р- и n-областями из-за наличия контактного поля (контактная разность потенциалов, или высота потенциального барьера), обычно составляет десятые доли вольта.
Внешнее электрич. поле изменяет высоту барьера и нарушает равновесие потоков носителей тока через барьер. Если положит. потенциал приложен к р-области, то потенциальный барьер понижается (прямое смещение). В этом случае с ростом приложенного напряжения экспоненциально возрастает число осн. носителей, способных преодолеть барьер. Как только эти носители миновали Э.-д. п., они становятся неосновными. Поэтому концентрация неосновных носителей по обе стороны перехода увеличивается (инжекция неосновных носителей). Одновременно в р- и n-области через контакты входят равные количества основных носителей, вызывающих компенсацию зарядов инжектированных носителей. В результате возрастает скорость рекомбинации и появляется отличный от нуля ток через переход, к-рый с ростом напряжения экспоненциально возрастает.
Приложение отрицат. потенциала к р-области (обратное смещение) приводит к повышению потенциального барьера. Диффузия основных носителей через Э.-д. п. становится пренебрежимо малой. В то же время потоки неосновных носителей не изменяются (для них барьера не существует). Потоки неосновных носителей определяются скоростью тепловой генерации электронно-дырочных пар. Эти пары диффундируют к барьеру и разделяются его полем, в результате чего через Э..-Д. п. течёт ток Is (ток насыщения), к-рый обычно мал и почти не зависит от напряжения. Т. о., зависимость тока I через Э.-д. п. от приложенного напряжения U (вольтамперная характеристика) обладает резко выраженной нелинейностью (рис. 2), т. е. проводимость Э.-д. п. сильно зависит от U. При изменении знака U значение тока через Э.-д. п. может изменяться в 105—106 раз. Благодаря этому Э.-д. п. явл. вентильным устройством, пригодным для выпрямления перем. токов (ПП диод). Зависимость сопротивления Э.-д. п. от U позволяет использовать Э.-д. п. в качестве регулируемого сопротивления (варистора). При подаче на Э.-д. п. достаточно высокого обратного смещения U=Uпр возникает электрич. пробой, при к-ром через переход течёт большой обратный ток. Различают лавинный пробой, когда на длине свободного пробега в области объёмного заряда носитель приобретает энергию, достаточную для ионизации атомов, составляющих крист. решётку, и туннельный (з и н е р о в с к и й) пробой, возникающий при туннелировании носителей сквозь барьер (см. ТУННЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ).
Рис. 2. Вольтамперная хар-ка р — n-переход a: U — приложенное напряжение; I — ток через переход; Is — ток насыщения; Uпр — напряжение пробоя.
От приложенного напряжения зависит не только проводимость, но и электрич. ёмкость Э.-д. п. Действительно, повышение потенц. барьера при обратном смещении означает увеличение разности потенциалов между n- и р-областями полупроводника, и, отсюда, увеличение их объёмных зарядов. Поскольку объёмные заряды неподвижны и связаны с ионами доноров и акцепторов, увеличение объёмного заряда может быть обусловлено только расширением его области и, следовательно, уменьшением электрич. ёмкости Э.-д. п. При прямом смещении к ёмкости слоя объёмного заряда (наз. также зарядной ёмкостью) добавляется т. н. диффузионная ёмкость, обусловленная тем, что увеличение напряжения на Э.-д. п. приводит к увеличению концентрации основных и неосновных носителей, т. е. к изменению заряда. Зависимость ёмкости от приложенного напряжения позволяет использовать Э.-д. п. в качестве параметрич. диода (варактора) прибора, ёмкостью к-рого можно управлять, меняя напряжение смещения.
Помимо использования нелинейных свойств вольтамперной хар-ки и зависимости ёмкости от напряжения, Э.-д. п. находит многообразные применения, основанные на зависимости контактной разности потенциалов и тока насыщения от концентрации неосновных носителей. Их концентрация существенно изменяется при разл. внеш. воздействиях — тепловых, механических, оптических и др. На этом основаны разл. рода датчики (темп-ры, давления, света, ионизирующих излучений (см. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДЕТЕКТОР) и т. д.). Э.-д. п. используется также для преобразования световой энергии в электрическую (солнечные батареи).
Э.-д. п.— основа разного рода полупроводниковых приборов (транзисторов, тиристоров и т. д.). Инжекция и последующая рекомбинация неосновных носителей в Э.-д. п. используются в светодиодах и инжекционных лазерах.
Э.-д. п. может быть создан разл. путями: 1) в объёме одного и того же ПП материала, легированного в одной части донорной примесью (р-область), а в другой — акцепторной (n-область); 2) на границе двух разл. ПП разными типами проводимости (см. ГЕТЕРОПЕРЕХОД). Если Э.-д. п. получают вплавлением примесей в монокрист. полупроводник (напр., акцепторной примеси в кристалл с проводимостью n-типа), то переход от n- к р-области происходит скачком (резкий Э.-д. п.). Если используется диффузия примесей, то образуется плавный Э.-д. п. Плавные Э.-д. п. можно получать при выращивании монокристалла из расплава, в к-ром постепенно изменяют содержание и характер примесей. Получил распространение метод ионного внедрения примесных атомов, позволяющий создавать Э.-д. п. заданного профиля.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1983.


  1. электроннодырочный переход—ЭЛЕКТРОННОДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД р iипереход область полупроводника в крой имеет место пространственное изменение типа проводимости от электронной п iк дырочной р. iПоскольку ...Большая советская энциклопедия
  2. электроннодырочный переход—p nпереход область полупроводника в которой имеет место пространственное изменение типа проводимости от электронной nem к дырочной pem. emПоскольку в рemобласти Э.д. п. ...Большая Советская энциклопедия II
  3. электроннодырочный переход—то же что рi nпереход....Большой энциклопедический политехнический словарь
  4. электроннодырочный переход—то же что pnпереход....Большой энциклопедический словарь II
  5. электроннодырочный переход—ЭЛЕКТРОННОДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД то же что pnпереход....Большой энциклопедический словарь III
  6. электроннодырочный переход—ЭЛЕКТРОННОДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД то же что pnпереход....Большой Энциклопедический словарь V
  7. электроннодырочный переход—то же что р ппереход.i...Естествознание. Энциклопедический словарь
  8. электроннодырочный переход—переход pn переходная область между двумя частями одного кристалла полупроводника одна из которых имеет электронную проводимость n а другая дырочную p. В области электро...Иллюстрированный энциклопедический словарь
  9. электроннодырочный переход—электрондыкемткт ткел Электрондыкемтктк ту...Орысша-қазақша «Электроника, радиотехника және байланыс» терминологиялық сөздік
  10. электроннодырочный переход—electronhole junction pn junction...Русско-английский политехнический словарь
  11. электроннодырочный переход—pn junction...Русско-английский химический словарь
  12. электроннодырочный переход—giunzione pn...Русско-итальянский политехнический словарь
  13. электроннодырочный переход—ElektronenLcherbergang...Русско-немецкий политехнический словарь
  14. электроннодырочный переход—jonction pp...Русско-французский словарь по химии
  15. электроннодырочный переход—pechod PN...Русско-чешский словарь
  16. электроннодырочный переход—ЭЛЕКТРОННОДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД переход pn переходная область между двумя частями одного кристалла полупроводника одна из которых имеет электронную проводимость n а другая ды...Современная энциклопедия
  17. электроннодырочный переход—ЭЛЕКТРОННОДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД то же что pnпереход....Современный энциклопедический словарь
  18. электроннодырочный переход—ЭЛЕКТРОННОДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД то же что pnпереход....Энциклопедический словарь естествознания
  19. электроннодырочный переход—Электроннодырочный переход n p переход переход между двумя частями полупроводника одна из которых имеет электронную n а другая дырочную p электрические проводимости со...Энциклопедия «Техника»
  20. электроннодырочный переход—электроннодырочный переход n pem переход переход между двумя частями полупроводника одна из которых имеет электронную nem а другая дырочную pem электрические проводимо...Энциклопедия техники